城市轨道交通制式分类及适用性

多制式轨道交通协同发展已成为城市轨道交通系统发展的大趋势。在介绍既有制式分类和各种制式城市轨道交通的基础上,从概念、特征、优缺点、适用性等方面对不同城市轨道交通制式进行对比,明确我国目前轨道交通是以地铁为主的多样性发展结构,指出在制式选择过程中存在制式分类标准不统一、选择过程考虑不周等问题。建议对制式进行准确分类,完善不同制式技术标准,基于城市发展,合理、科学地选择轨道交通制式,实现多制式轨道交通优势互补、互联互通、协调发展。     

时速600 km高速磁浮新型轨道精调系统研究

研究目的:为了确保高速磁浮列车行驶在长大干线时具有良好的运行安全性及舒适性,轨道平顺性具有极为苛刻的要求,因此有必要将提供高平顺性的轨道结构和提供支承作用的桥梁相分离,以降低制造及施工难度。故需研究新型轨道结构形式,进而基于该磁浮轨道结构的特点来研发新型精调系统,从而为实现并保持轨道系统的高平顺性提供有效途径。研究结论:(1)提出的在叠合梁或箱形梁上铺设轨道板的新型高速磁浮轨道结构,只需确保轨道板的高精度加工制造及精调,从而避免对轨道梁的整体高精度要求;(2)构建了一套高速磁浮新型轨道结构精调系统,主要包含磁吸式精调棱镜、实现轨道板定位点同精调棱镜空间位置进行转换的精调软件、集轨道板三维精调和下压固定于一体的精调爪、精调爪同轨道板及承重梁之间的连接支撑装置,可解决实现高速磁浮精调工程化的关键问题;(3)本文对高速磁浮新型轨道精调技术的研究成果,可为高速磁浮工程建设及运维提供参考和借鉴。     

400 km/h高速铁路小半径曲线地段橡胶浮置板轨道参数优化研究

为了研究400 km/h高速铁路列车经过小半径曲线地段时的动力响应特性,建立小半径曲线地段CRH380B车辆-轨道动力学模型,结合列车实测数据验证模型的准确性,随后模拟列车以400 km/h速度通过7 000 m半径曲线路段的动力响应。结果表明：(1)相较于非减振轨道地段,当橡胶浮置板轨道的减振垫铺设刚度为0.019 N/mm³、0.033 N/mm³、0.042 N/mm³、0.1 N/mm³时,轨道减振效果分别为13.4 dB、13.4 dB、12.5 dB、8.6 dB;(2)道床板厚度、减振垫刚度的建议取值分别为300 mm、0.03 N/mm³。研究成果可为400 km/h高速铁路橡胶浮置板轨道结构设计提供理论依据。     

梯形轨道-板式无砟轨道过渡段设置方案比选

梯形轨道和板式无砟轨道整体刚度差异较大,为实现线路刚度平顺过渡,需在两种轨道结构之间设置刚度过渡段。本文提出了四种不同长度和刚度的过渡段设置方案,通过建立车辆-轨道耦合动力学模型,对比分析四种过渡段设置方案对列车运行平稳性、安全性和轨道力学性能的影响。结果表明：设置过渡段后车体动力响应指标明显改善;设置过渡段时采用二级过渡比一级过渡更为合理;采用二级过渡段设置方案时,增加过渡段长度可改善车体动力响应指标,但过渡段长度大于36 m后对过渡效果的影响不明显;梯形轨道-板式无砟轨道过渡段建议采用二级过渡方案,过渡段长度取6块梯枕对应的36 m。     

时速400 km高铁最小曲线半径地段列车动力学性能研究

为了研究时速400 km高铁列车经过最小曲线半径地段时的动力响应特性,建立曲线地段CRH380B列车-轨道耦合动力学模型,从时域、频域对比仿真数据与综合检测列车实测数据,验证仿真模型的正确性。模拟列车以400 km/h速度通过7 000 m半径曲线路段下的各种轨道不平顺工况,以各动力响应峰值为控制指标,并结合相干性分析,得出长波高低与轨向不平顺最大敏感波长分别为150 m和200 m。曲线地段的车体垂向加速度峰值、车体横向加速度峰值、脱轨系数峰值、轮重减载率峰值、轮轴横向力峰值分别是直线地段的1.21倍、7.58倍、4.8倍、1.17倍、3.25倍,表明线路条件改变对车体垂向加速度、轮重减载率的影响较小,对车体横向加速度、脱轨系数、轮轴横向力的影响显著。研究结论可为运营期的行车舒适性和安全性评价、轨道平顺性评价提供理论依据。     

高速铁路平竖重合段三维高阶连续曲线线形设计

针对平竖重合曲线段存在几何连续性衰减并引起列车运动状态突变的现象, 以三维曲线的Frenet标架为基础, 结合曲率、挠率建立三维车体运动状态模型, 得到了曲率、挠率与车体加速度、急动度的关系, 并通过该模型从三维角度分析了三维曲线的几何连续性等级对车体运动的影响; 考虑几何连续性对曲率、挠率的要求, 提出以曲线曲率、挠率变化最小为目标的线形选择方法, 利用三维欧拉曲线创建平竖重合段高阶连续曲线。研究结果表明: 传统平竖重合段曲线连接点处几何连续性存在衰减, 仅为1阶几何连续, 曲率、挠率对列车加速度和急动度起主导作用, 几何连续性的衰减是竖向急动度突增的主要原因; 二维设计曲线在起点处的竖向急动度为1.206~1.264 m·s-3, 超过乘客舒适性运动学阈值0.240 m·s-3, 难以实现二维线形的高阶几何连续; 提出的曲线设计方法对连接点处的曲率和挠率都有明确定义, 容易在连接点处实现高阶几何连续, 且不存在几何连续性衰减, 曲线的曲率、挠率变化最小, 可有效降低线形参数变化给车体运动带来的不良影响; 所建曲线的加速度与急动度在全程均连续且满足运动学阈值, 实现了2阶几何连续, 最大竖向急动度为0.149 m·s-3, 为阈值的62.0%, 为二维设计的11.7%~12.3%, 有效地改善了行车稳定性与乘客舒适性; 所建曲线路径与二维设计相比变化小, 在2%~3%坡度差时, 水平、竖向坐标差分别为0.907~2.305、1.085~2.498m;所建曲线的设计参数同时也是车体运动状态的计算参数, 从而可根据列车运行条件直接优化线路的设计。      

纵断面线路参数对直线电机列车的动力影响

研究目的:为了确定纵断面线路参数取值对LIM列车运行舒适性和安全性的影响规律,基于首都机场线LIM地铁系统参数建立列车-线路三维耦合动力学模型,分析在纵断面线路参数和车速影响下,LIM地铁系统动力响应特性,拟合得到车体最大垂向加速度、轮轨最大垂向力、最大轮重减载率与竖曲线类型、竖曲线半径、列车行驶速度之间的关系公式。研究结论:(1)凹形竖曲线会增大列车垂向加速度和轮轨垂向力,减小轮重减载率;(2)凸形竖曲线会减小列车垂向加速度和轮轨垂向力,增大轮重减载率;(3)车体最大垂向加速度、轮轨最大垂向力、最大轮重减载率均与曲线半径的倒数相关;(4)车体最大垂向加速度、轮轨最大垂向力、最大轮重减载率均与车速的平方相关;(5)本研究成果可为LIM地铁系统纵断面线路参数优化提供理论依据。     

基于结构动力学的无砟轨道抗震设计参数研究

为了研究合理的轨道结构抗震设计参数，基于轨道结构动力学理论，建立考虑地震激励源的轨道动力学分析模型，计算地震激励引起的CRTSⅢ型板式无砟轨道结构动力响应，进而研究轨道结构参数变化对各动力响应变量的影响规律，得出以下结论：典型地震波的频率基本处在0～10 Hz范围内，轨道结构的三向自振频率均大于10 Hz；地震作用下的轨道位移可能会超过规范限值要求，可通过将复合轨道板和底座相连接的方式加强轨道结构抗震；当扣件刚度或底座板弹性模量递增时，轨道结构动力响应指标均随之递增，因此在确保轨道参数合理匹配的前提下，适当降低扣件刚度、底座弹性模量有利于结构抗震设计；当扣件刚度或底座板弹性模量改变时，轨道板横向位移、底座板纵向应力、钢轨横向加速度显著变化，检算时需重点关注。研究成果可为轨道结构抗震设计、抗震评估、抗震加固措施提供借鉴。